KR101347350B1 - 파이프 부설선 - Google Patents

Abstract

파이프 부설선이 개시된다. 본 실시 예에 따른 파이프 부설선은 해저에 파이프라인의 부설시 파이프라인을 해중으로 안내하도록 선체의 외측으로 돌출되어 파이프라인을 지지하는 스팅거(stinger)를 구비한 파이프 부설선에 있어서, 스팅거는 파이프라인의 둘레를 감싸는 폐루프 형태의 프레임을 구비하고, 파이프라인은 프레임의 내측공간에 지지되어 해중으로 진입된다.

Description

파이프 부설선{pipe laying vessel}

본 발명은 해저에 파이프라인을 부설하는데 사용되는 파이프 부설선에 관한 것으로, 특히 해수면에 진입되는 파이프라인을 지지하는 스팅거를 구비한 파이프 부설선에 관한 것이다.

해저에 파이프라인을 부설(laying)하기 위한 부설선은 연해 또는 심해를 이동하며 선체에 마련된 파이프 부설 시스템을 이용하여 해저에 파이프라인을 부설한다. 파이프라인은 부설선에서 단위길이의 각 파이프섹션들을 용접에 의해 서로 연결되어 해저에 투하된다.

이러한 파이프 부설선의 부설방법 중 파이프를 부설하는 방법에 따라서 S-lay 방법이 사용되고 있다.

S-lay 방법은, 파이프라인이 파이프 부설경로를 따라 부설선으로부터 투하되는 경우 스팅거(stinger)라고 알려진 경사진 아치형 램프(ramp)의 도움을 받아 비교적 큰 곡률반경의 S형 진로를 따라 하강하여 해저에 부설된다. 따라서, 이러한 S-lay 방법은 이미 부설된 파이프라인의 하중에 의해 파이프라인이 스팅거를 벗어나는 지점에서 파이프의 만곡에 의한 소성변형을 줄 위험을 가지므로 비교적 얕은 깊이의 천해에서 파이프라인을 부설하는데 주로 사용된다.

그러나, S-lay 선박을 비교적 수심이 깊은 지역에서 파이프 부설작업에 사용하기 위하여는 부설되는 파이프라인의 무게를 지탱하기 위한 스팅거의 길이는 길어지게 되므로 그에 따른 부설선의 구조적 강성에 의해 심해에서의 파이프 부설작업에 이용되기에는 어려울 수 있었다.

본 발명의 실시 예는 선체와 스팅거의 연결부분에서의 응력을 균일하게 분산시켜 파이프라인을 지지하는 스팅거의 길이를 연장시킬 수 있는 파이프 부설선을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 파이프 부설선은 해저에 파이프라인의 부설시 상기 파이프라인을 해중으로 안내하도록 선체의 외측으로 돌출되어 상기 파이프라인을 지지하는 스팅거(stinger)를 구비한 파이프 부설선에 있어서, 상기 스팅거는 상기 파이프라인의 둘레를 감싸는 폐루프 형태의 프레임을 구비하고, 상기 파이프라인은 상기 프레임의 내측공간에 지지되어 해중으로 진입될 수 있다.

또한, 상기 스팅거의 단부는 상기 선체의 선미부 외판에 결합되고, 상기 선미부 외판에는 상기 스팅거의 내측공간과 연통하도록 개방된 개구부가 마련될 수 있다.

또한, 상기 프레임은 상기 파이프라인의 하측을 덮는 하부프레임과, 상기 파이프라인의 상측을 덮는 상부프레임과, 상기 상부프레임과 상기 하부프레임의 양측 단부를 연결하는 한 쌍의 측면프레임을 포함할 수 있다.

또한, 상기 선체와 결합되는 상기 프레임의 단부는 상기 선체의 선미부 외판상에 접촉될 수 있다.

또한, 상기 파이프라인은 상기 프레임의 중앙부분을 관통하여 지지될 수 있다.

또한, 상기 프레임에는 상기 파이프라인의 이동을 안내하기 위한 롤러부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 롤러부는 상기 파이프라인의 하측 부분을 지지하는 제1롤러와, 상기 파이프라인의 상측 부분을 지지하는 제2롤러를 포함할 수 있다.

또한, 상기 상부프레임의 단부는 상기 선체에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 상기 제2롤러는 상기 파이프라인과 이격 배치될 수 있다.

본 실시예의 파이프 부설선은 선체와 스팅거의 연결부분에서의 응력을 균일하게 분산시킴에 따라 스팅거의 길이를 연장할 수 있어 상대적으로 수심이 깊은 지역에서 파이프라인의 부설작업을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 S-lay 선박을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스팅거의 연결부분을 확대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스팅거와 선체의 연결부분의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스팅거의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스팅거의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 스팅거의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프레임과 선체의 연결구조를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 S-lay 선박을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스팅거의 연결부분을 확대한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스팅거와 선체의 연결부분의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 S-lay 선박(10)(이하, 부설선이라 명함)은 해저면에 파이프라인을 부설하기 위한 것으로서, 단위 길이의 파이프섹션(21)들을 운반선을 통해 공급받고, 공급된 다수의 파이프섹션(21)은 선체의 작업공간에 구비된 하나 이상의 작업스테이션(30)을 통해 연결되면서 해저에 투하하도록 구비된다.

또한, 부설선(10)은 추진력을 발생하는 추진장치(11)에 의해 파이프라인(20)을 부설하기 위한 위치까지 이동되고, 파이프라인(20)은 부설선(10)의 이동과 함께 선체(12)의 후미에 장착된 스팅거(40)를 통해 안내되어 해수면에 진입된 후 해저면에 부설되게 된다.

다수의 파이프섹션(21)은 각각 금속재질의 실린더 형태로 이루어지고, 그 외주면에는 부식을 방지하기 위한 코팅막이 처리된 상태로 마련될 수 있다. 그러나, 파이프섹션(21)의 양단부는 파이프섹션(21)의 용접 결합을 위하여 코팅처리가 되지 않은 상태로 마련될 수 있다.

부설선(10)에는 다수의 파이프라인(20)이 일체로 연결되는 작업스테이션(30)이 마련된다. 이러한 작업스테이션(30)은 파이프라인(20)의 부설경로를 따라 위치하는 용접스테이션, 검사스테이션, 코팅스테이션 및 하나 이상의 장력기(31)를 포함할 수 있다.

부설경로는 단위 길이의 파이프섹션(21)들이 부설선(10)에서 조립된 후 해중에 투하되는 파이프라인(20)의 이동경로를 의미한다. 이러한 부설경로는 부설선(10)의 선수에서부터 부설선(10)의 길이를 따라 선미까지 연장된 후 스팅거(40)에 의해 해수면까지 연장되는 경로로 이루어질 수 있다.

부설경로는 부설선(10)에 설치된 다수의 작업스테이션(30)에서는 대략 수평방향을 이루도록 구비되고, 스팅거(40)에 의해 해저면에 안내되는 부분에서는 소정 곡률을 가지며 하향 경사지도록 구비될 수 있다.

운반선에 의해 공급되는 다수의 파이프섹션(21)은 저장공간(15)에 저장된 후 부설경로의 시작 위치인 피팅스테이션(fitting station)으로 전달된다.

피팅스테이션에서는 운반된 파이프섹션(21)이 정렬되고, 정렬된 파이프섹션(21)은 컨베이어 또는 롤러와 같은 이송장치를 통해 용접스테이션으로 전달된다.

용접스테이션에서는 단위 길이의 다수의 파이프섹션(21)이 연속적인 파이프라인(20)을 형성하도록 용접을 통해 서로 결합된다.

그리고, 다수의 파이프섹션(21)의 각 용접부위는 검사스테이션에 마련된 비파괴 검사장치를 통해 결함 여부가 검사된 후 코팅스테이션으로 이송되고, 코팅스테이션에서는 각 파이프섹션(21)의 용접부위가 코팅되게 된다.

장력기는 마주하도록 배치되는 무한궤도 형태의 트랙을 구비하고, 두 트랙 사이에는 파이프라인(20)이 지지되어 해중에 부설되는 파이프라인(20)의 무게를 지탱한다.

부설경로를 따라 배치되는 적어도 하나 이상의 작업스테이션(30)에 의해 연속적으로 연결되는 파이프라인(20)은 부설선(10)의 선미부에 설치되는 스팅거(40)에 안내되어 해수면에 투하되게 된다.

스팅거(40)는 부설선(10)으로부터 해수면에 진입되는 파이프라인(20)을 지지하도록 소정 곡률을 가지는 커브(Curve) 형태로 구비될 수 있다.

이러한 스팅거(40)의 곡률은 부설선(10)에서 떨어지는 파이프라인(20)의 허용 휨 반경을 초과하지 않도록 마련된다. 여기서 허용 휨이란 부설선(10)에서 해수면에 투하되는 파이프라인(20)이 휘어짐에 따라 소성변형을 일으킬 수 있는 최소 곡률을 의미한다. 즉, 스팅거(40)는 파이프라인(20)의 소성변형을 일으키는 허용 휨 반경보다는 큰 곡률을 가지도록 선체로부터 외측을 향해 하향 경사지게 마련될 수 있다.

부설선(10)에서 시공되어 연결되는 길이가 긴 파이프라인(20)은 스팅거(40)에 지지된 상태로 해저면에 부설됨에 따라 상대적으로 수심이 깊은 바다에서는 부설선(10)으로부터 해저면까지 하강하는 동안 파이프라인(20)의 하중에 의한 영향을 받게 되고, 이러한 응력은 선체(12)와 스팅거(40)의 연결부분에 전달되게 된다.

본 실시예에서는 부설되는 파이프라인(20)의 하중에 의해 선체(12)와 스팅거(40)의 연결부분에 전달되는 응력을 적절하게 분산시킴으로써 부설선(10)에 가해지는 외력을 줄임과 동시에 스팅거(40)의 길이를 연장시킬 수 있는 선체(12)와 스팅거(40)의 결합구조를 제공한다.

도 2를 참조하면, 스팅거(40)는 선체(12)의 선미부 외판(12a)에 일단부가 결합되어 해수면을 향해 연장되는 형태를 가지도록 마련될 수 있다.

이러한 스팅거(40)는 대략 직육면체 형태의 외관을 가지도록 형성되는 관 형태의 프레임(50)을 구비한다. 프레임(50)은 파이프라인(20)의 하측을 덮는 하부프레임(51), 파이프라인(20)의 상측을 덮는 상부프레임(52) 및 상부프레임(52)과 하부프레임(51)의 양단을 연결하는 한 쌍의 측면프레임(53,54)을 구비한다.

선미부 외판(12a)에 연결되는 프레임(50)의 단부(55)는 선미부 외판(12a)에 용접 등의 방법에 의해 서로 결합될 수 있다. 또한, 선미부 외판(12a)과 연결되는 프레임(50)의 단부(55)는 수직으로 연장되는 선미부 외판(12a)의 동일면상에 면 접촉을 하도록 마련될 수 있다. 이를 통해 선미부 외판(12a)과 프레임(50)의 단부(55)의 연결부분은 폐루프 형태의 접촉면을 가진다.

또한, 부설선(10)으로부터 연장되는 파이프라인(20)은 프레임(50)의 내측 공간을 관통하여 지나가도록 선체(12)의 선미부 외판(12a)에는 프레임(50)의 내측공간과 연통되도록 개방된 개구부(17)가 마련될 수 있다.

이러한 개구부(17)를 통해 프레임(50)의 내측 공간으로 진입되는 파이프라인(20)은 프레임(50)의 내측 중앙부분을 관통하여 지나가도록 마련될 수 있다.

이는 프레임(50)의 단부(55)와 선미부 외판(12a)의 결합부위에 걸리는 응력을 상하 두 접촉부분에 균일하게 분산시킴에 따라 응력 집중에 의한 결합부위의 파손을 줄이기 위함이다.

즉, 도 3에 도시한 바와 같이 파이프라인(20)의 하중에 의해 전달되는 응력은 상부프레임(52)의 단부(55a)와 선미부 외판(12a)의 연결부분(58)에서는 인장력으로 작용하고, 하부프레임(51)의 단부(55b)와 선미부 외판(12a)의 연결부분(59)에서는 압축력으로 작용하여 분산되게 되므로 어느 한 부분에서의 응력집중이 발생되지 않게 된다.

따라서, 파이프라인(20)의 하중을 지지하는 스팅거(40)의 가능한 최대길이를 증가시키더라고 스팅거(40)에 가해지는 비틀림 하중이나 휨 하중에 대한 충분한 강성을 유지할 수 있게 된다.

다시 도 2를 참조하면, 프레임(50)의 내측공간에는 프레임(50)의 중앙부분을 관통하여 지나가는 파이프라인(20)을 지지함과 동시에 그 이동을 안내하기 위한 다수의 롤러부(60)가 마련될 수 있다.

다수의 롤러부(60)는 파이프라인(20)의 하측부분을 지지하는 제1롤러부(61)와, 파이프라인(20)의 상측부분을 지지하는 제2롤러부(62)를 포함할 수 있다.

제1롤러부(61) 및 제2롤러부(62)는 각각 대향 배치되는 한 쌍의 롤러로 구비되거나, 파이프라인(20)의 상단 및 하단을 각각 지지하기 위한 단일의 롤러로 구비될 수 있다.

또한, 파이프라인(20)의 상측부분을 지지하는 제2롤러부(62)는 도 4에 도시한 바와 같이 파이프라인(20)과 소정 거리(S) 이격된 위치에 배치될 수 있다.

이는 파이프라인(20)이 부설선(10)으로부터 해저면에 하강하는 동안 파랑 및 조류 등에 의한 이유로 스팅거(40)에는 많은 응력을 받게 되고, 이러한 응력변화에 따른 스팅거(40)의 상하운동이나 예상치 못한 장력의 감소가 야기할 수 있는 진동을 어느 정도 흡수하기 위함이다.

또한, 이러한 제2롤러부(62)는 파이프라인(20)이 부설선(10)으로부터 해저면까지 하강하는 동안 응력변화에 따라 스팅거(40)의 내측공간에서 파이프라인(20)이 상부로 휘어지는 현상을 보정할 수 있게 된다.

따라서, 파이프라인(20)이 부설되는 과정에서 파이프라인(20)이 상부쪽으로 휘어짐에 따른 파이프라인(20)의 소성변형을 피할 수 있는 효과가 있게 된다.

한편, 본 실시 예에서는 스팅거(40)를 통과하는 파이프라인(20)은 스팅거(40)의 중앙부분을 관통하도록 배치되었으나, 도 5에 도시한 바와 같이 스팅거(40)의 하단 즉, 하부프레임(51)에 인접한 위치에서 롤러부(61)에 지지되어 이동되도록 구비할 수 있다.

이는 인장력을 받는 프레임(50)의 단부(55)와 선미부 외판(12a)과의 접촉부분의 면적을 넓게 가지도록 함으로써 파이프라인(20)을 지지하는 스팅거(40)의 강성을 크게 하기 위함이다.

또한, 본 실시예에서는 파이프라인(20)이 상부쪽으로 휘어지는 현상을 보상하기 위하여 파이프라인(20)의 상측부분을 덮는 제2롤러부(62)를 구비하였으나, 도 6에 도시한 바와 같이 제2롤러부(62)를 제외하더라도 상측프레임(52)에 의해 파이프라인(20)의 상부 휨을 보정할 수 있는 동일한 효과를 가질 수 있다.

또한, 본 실시 예에서는 프레임(50)의 단부(55)와 선미부 외판(12a)과의 접촉부분이 용접을 통하여 서로 결합되도록 하였으나, 도 7에 도시한 바와 같이 상부프레임(52)은 선미부 외판(12a)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이 경우, 상부프레임(52)의 단부(55a)는 선미부 외판(12a)에 마련된 회전축(70)에 힌지 형태로 결합되고, 하부프레임(51)은 선미부 외판(12a)에 지지되도록 마련될 수 있다. 이 경우에 있어서도, 스팅거(40)에 의해 해수면에 진입되는 파이프라인(20)은 프레임(50)의 중앙부분 또는 하측에 인접하게 지지된 상태에서 안내되도록 구비될 수 있다.

또한, 본 실시 예에서는 프레임(50)의 단부(55)가 수직인 선미부 외판(12a)에 결합되도록 하였으나, 파이프라인의 부설 위치에 따라 선체(12)의 측면 외판 또는 선수부 외판에 결합될 수 있음은 물론이다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 부설선, 20: 파이프라인,
30: 작업스테이션, 40: 스팅거,
50: 프레임, 51: 하부프레임,
52: 상부프레임, 53,54: 측면프레임,
60: 롤러부, 61: 제1롤러부,
62: 제2롤러부, 70: 회전축.

Claims (9)

1. 해저에 파이프라인의 부설시 상기 파이프라인을 해중으로 안내하도록 선체의 외측으로 돌출되어 상기 파이프라인을 지지하는 스팅거(stinger)를 구비한 파이프 부설선에 있어서,
   상기 스팅거는 상기 파이프라인의 둘레를 감싸도록 상기 파이프라인의 하측을 덮는 하부프레임과, 상기 파이프라인의 상측을 덮는 상부프레임과, 상기 상부프레임과 상기 하부프레임의 양측 단부를 연결하는 한 쌍의 측면프레임을 갖는 폐루프 형태의 프레임을 구비하고,
   상기 프레임의 단부가 연결되는 상기 선체의 선미부 외판에는 상기 프레임의 내측공간과 연통하도록 개방된 개구부가 마련되고,
   상기 프레임의 내측공간에 지지되어 해중으로 진입되는 상기 파이프라인의 하중에 의해 상기 선미부 외판에 전달되는 응력을 분산하도록 상기 프레임의 단부와 상기 선미부 외판의 연결부분은 폐루프 형태의 접촉면을 갖는 파이프 부설선.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 파이프라인은 상기 프레임의 중앙부분을 관통하여 지지되는 파이프 부설선.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 프레임은 상기 파이프라인의 이동을 안내하기 위한 롤러부를 더 포함하는 파이프 부설선.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 롤러부는 상기 파이프라인의 하측 부분을 지지하는 제1롤러와, 상기 파이프라인의 상측 부분을 지지하는 제2롤러를 포함하는 파이프 부설선.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 상부프레임의 단부는 상기 선체에 회전 가능하게 결합되는 파이프 부설선.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 제2롤러는 상기 파이프라인과 이격 배치되는 파이프 부설선.

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